CBN kontra PCD: Bitwa o supertwarde narzędzia skrawające – głębokie zanurzenie się w produkcję i wydajność

Narzędzia skrawające CNC CBN (sześcienny azotek boru).

  CBN, czyli sześcienny azotek boru, to materiał syntetyczny znany ze swojej wyjątkowej twardości i trwałości. Pod względem twardości ustępuje jedynie diamentowi, co czyni go idealnym materiałem na narzędzia skrawające stosowane w obróbce wysokowydajnej. Narzędzia skrawające z CBN są zwykle używane do obróbki stali hartowanych, żeliw i innych materiałów o wysokiej wytrzymałości, które są trudne w obróbce konwencjonalnymi narzędziami skrawającymi.

Proces produkcyjny narzędzi CBN:
  Produkcja narzędzi skrawających CBN zazwyczaj obejmuje syntezę azotku boru (BN) pod wysokim ciśnieniem i w wysokiej temperaturze. Proces rozpoczyna się od sproszkowanego boru i gazowego azotu, które poddaje się ekstremalnym warunkom (powyżej 1500°C), tworząc kryształy sześciennego azotku boru (c-BN). Kryształy te są następnie łączone z materiałem matrycy, często spoiwem kobaltowym, w celu utworzenia wkładki lub narzędzia tnącego. To połączenie zapewnia narzędziu CBN niezwykłą twardość i odporność na zużycie.

  Płytki CBN mogą być produkowane w różnych kształtach i rozmiarach, w zależności od konkretnych wymagań obróbki. Ostateczne narzędzie jest często spiekane, szlifowane i powlekane w celu dalszej poprawy jego wydajności i wykończenia powierzchni. Zdolność narzędzia do utrzymywania ostrych krawędzi skrawających w wysokich temperaturach sprawia, że ​​jest to doskonały wybór do zastosowań wymagających dużych obciążeń w branżach takich jak przemysł lotniczy, motoryzacyjny i produkcja narzędzi.

Narzędzia skrawające CNC PCD (diament polikrystaliczny).

  PCD, czyli diament polikrystaliczny, to materiał wytwarzany przez połączenie drobnych kryształów diamentu pod wysokim ciśnieniem i temperaturą, w wyniku czego powstaje mocny i trwały materiał na narzędzia skrawające. Narzędzia PCD są znane ze swojej wyjątkowej odporności na zużycie, szczególnie podczas obróbki metali nieżelaznych, takich jak aluminium, miedź i mosiądz, a także materiałów kompozytowych.

Proces produkcyjny narzędzi PCD:
  Produkcja narzędzi PCD rozpoczyna się od wytworzenia drobnych proszków diamentowych, które miesza się ze spoiwem metalowym, zwykle kobaltem lub proszkami innych metali. Mieszaninę tę poddaje się następnie w specjalnej prasie wysokotemperaturowemu i wysokociśnieniowemu procesowi zwanemu „spiekaniem”. Podczas tego procesu kryształy diamentu łączą się ze sobą, tworząc gęstą, polikrystaliczną strukturę.

  Narzędzia PCD są zazwyczaj produkowane w dwóch głównych postaciach: monolitycznej i lutowanej. W metodzie monolitycznej całe narzędzie wykonane jest z PCD, natomiast w metodzie lutowanej cienka warstwa PCD jest mocowana do podłoża węglikowego. Po spiekaniu narzędzia PCD są szlifowane i polerowane do precyzyjnych wymiarów, co zapewnia ostre krawędzie tnące i gładkie wykończenie powierzchni. Można je poddać dalszej obróbce powłokami w celu zwiększenia ich odporności na zużycie i utlenianie, co może poprawić ich wydajność w określonych zastosowaniach.

  Narzędzia PCD są powszechnie używane do zadań związanych z precyzyjnym skrawaniem i są szczególnie korzystne w przypadku obróbki materiałów, które powodują znaczne zużycie tradycyjnych materiałów narzędziowych. Ze względu na wyjątkową twardość i właściwości o niskim tarciu zapewniają wyjątkową wydajność zarówno w operacjach wykańczających, jak i obróbki z dużą prędkością.

Porównanie narzędzi skrawających CNC CBN i PCD

Kluczowe różnice:

1. Kompatybilność materiałowa:

• CBN szczególnie nadaje się do twardych i ściernych materiałów, takich jak hartowana stal i żeliwo.

• PCD idealnie nadaje się do miękkich materiałów, takich jak aluminium, miedź i kompozyty, które mają tendencję do szybkiego zużywania się tradycyjnych narzędzi.

2. Wydajność w wysokich temperaturach:

• Narzędzia CBN wytrzymują wyższe temperatury bez degradacji, co czyni je bardziej skutecznymi w warunkach obróbki z dużą siłą i wysoką temperaturą.

• Narzędzia PCD, choć bardzo twarde, są mniej tolerancyjne na ekstremalnie wysokie temperatury i w takich warunkach mogą utracić ostrość.

3. Rozważania dotyczące kosztów:

• Narzędzia CBN są zwykle tańsze niż narzędzia PCD, ponieważ PCD wymaga bardziej złożonych procesów produkcyjnych, a sam surowiec jest droższy.

4. Wykończenie powierzchni i precyzja:

• Narzędzia PCD są bardziej odpowiednie do uzyskiwania bardzo dokładnych wykończeń powierzchni, szczególnie w przypadku materiałów nieżelaznych.

• Narzędzia CBN, choć precyzyjne, wyróżniają się większą trwałością i wytrzymałością skrawania niż osiąganiem najwyższej jakości wykończenia powierzchni w bardziej miękkich materiałach.

  Zarówno narzędzia skrawające CNC CBN, jak i PCD oferują wyjątkową wydajność, ale zaspokajają różne potrzeby w zakresie obróbki. Narzędzia CBN idealnie nadają się do twardych, twardych materiałów i zastosowań w wysokich temperaturach, natomiast narzędzia PCD błyszczą podczas pracy z bardziej miękkimi metalami i materiałami kompozytowymi, zapewniając długą żywotność narzędzia i doskonałą wydajność skrawania. Wybór pomiędzy nimi zależy od konkretnego obrabianego materiału, wymaganej trwałości narzędzia i środowiska obróbki.